5. Расчет и конструирование армированных,

КОМПЛЕКСНЫХ И УСИЛЕННЫХ ОБОЙМАМИ КАМЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

5.1. В строительстве применяются следующие виды армирования и усиления каменных конструкций:

поперечное (сетчатое с расположением арматурных сеток в горизонтальных швах кладки);

продольное с расположением арматуры снаружи под слоем цементного раствора или в бороздах, оставляемых в кладке;

армирование (усиление) посредством включения в кладку железобетона (комплексные конструкции);

усиление посредством включения элемента в железобетонную или металлическую обойму из уголков.

Армирование каменных конструкций значительно повышает их несущую способность и монолитность, обеспечивает совместную работу отдельных частей зданий, а также является основным способом увеличения сейсмостойкости каменных конструкций и здания в целом.

5.2. Для армокаменных элементов применяется кирпич всех видов, керамические и силикатные пустотелые камни, природные и искусственные камни, удовлетворяющие требованиям государственных стандартов на соответствующие материалы.

Марка кирпича, применяемая для армокаменных конструкций, должна быть не менее 75, камня - не менее 35 и раствора - не менее 50.

5.3. Расчетные сопротивления кладки для элементов с сетчатым армированием (пп. [4.30 и 4.31]) принимаются по п. [3.1]. При кладке из камней марки 35 и выше (п. [3.4]) эффективность сетчатого армирования снижается, и расчетное сопротивление кладки принимается .

5.4. Расчетные сопротивления сжатию бетона принимаются по СНиП 2.03.01-84.

5.5. Для армирования каменных конструкций следует применять:

для сетчатого армирования - сталь горячекатаную круглую гладкую класса A-I и Bp-I;

для продольного армирования, анкеров и связей - арматуру классов A-I, A-II и Bp-I с учетом коэффициентов условий работы, приведенных в п. [3.19];

для конструкций, усиленных стальными обоймами, допускается применять полосовую, листовую и фасонную сталь, удовлетворяющую требованиям, установленным для подобных элементов стальных и железобетонных конструкций соответствующими нормативными документами.

При соответствующем обосновании допускается также армирование стержнями из других видов стали, применяемых в железобетонных конструкциях.

5.6. Нормативные и расчетные сопротивления арматуры принимаются по пп. [3.19 и 3.20] и СНиП 2.03.01- 84.

Модули упругости и упругие характеристики кладки с сетчатым и продольным армированием принимаются по п. [3.20].

5.7. Марка раствора для армокаменных и комплексных конструкций принимается не ниже 50. Защитный слой цементного раствора для армокаменных конструкций с арматурой, расположенной снаружи кладки, должен иметь толщину (от внешней грани рабочей арматуры) не менее указанной в табл. 8.

Таблица 8

───────────────┬───────────────────────────────────────────────────────────

Армированные │ Защитный слой, мм, для конструкций, расположенных

конструкции ├─────────────┬───────────┬─────────────────────────────────

│в помещениях │на открытом│ во влажных и мокрых помещениях,

│с нормальной │ воздухе │ а также в резервуарах,

│ влажностью │ │ фундаментах и т.п.

───────────────┼─────────────┼───────────┼─────────────────────────────────

Балки и столбы │ 20 │ 25 │ 30

Стены │ 10 │ 15 │ 20

5.8. Процент армирования стены горизонтальной арматурой, учитываемой в расчете, должен быть не ниже 0,05 для каждого направления. При армировании стен железобетонными поясами или стойками процент армирования следует относить к площади сечения стены, приходящейся на один железобетонный элемент.

Расстояние между вертикальными и горизонтальными стержнями или между арматурными поясами и стойками не должно превышать 8h, где h - толщина стены. При армировании поясами или стойками расстояния между ними могут быть увеличены при условии проверки расчетом прочности панели стены на участках между ними.

5.9. Армирование стен должно предусматриваться с соблюдением следующих правил:

горизонтальная арматура стен, как правило, располагается в швах кладки;

при однозначной нагрузке устанавливается одиночная продольная арматура с растянутой стороны стены, а при знакопеременной нагрузке - двойная (двусторонняя арматура);

вертикальная арматура, конструктивная или работающая на растяжение, расположенная снаружи стены, связывается хомутами не реже чем через 30 диаметров;

тонкие стены из кирпича "на ребро" могут быть армированы вертикальными и горизонтальными стержнями в швах кладки с размерами ячеек арматурной сетки 52 x 52 или 52 x 65 см;

концы горизонтальных и вертикальных стержней рекомендуется заделывать в устойчивые прилегающие конструкции (капитальные стены, колонны, обвязочные балки и т.п.) и заанкеривать.

5.10. При продольном армировании стен (например, в армокаменных поясах) допускается применение стержней арматуры диаметром до 12 мм с утолщением шва до 25 мм.

ЭЛЕМЕНТЫ С СЕТЧАТЫМ ПОПЕРЕЧНЫМ АРМИРОВАНИЕМ

(СТОЛБЫ, ПРОСТЕНКИ, ОТДЕЛЬНЫЕ УЧАСТКИ)

5.11. Расчет и проектирование элементов с сетчатым армированием производятся по указаниям, приведенным в пп. [4.30 и 4.31] и [6.75 - 6.77]. Наряду с квадратными применяются также прямоугольные сетки (черт. 11).

Черт. 11. Сетчатое армирование каменных конструкций

1 - арматурная сетка; 2 - выпуск арматурной сетки

для контроля ее укладки; а - квадратная сетка;

б - прямоугольная сетка

5.12. Не допускается применять сетчатое армирование стен помещений с влажным и мокрым режимами.

5.13. При армировании кладки сетками с прямоугольными ячейками (см. черт. 11, б) процент армирования кладки определяется по формуле

. (33)

5.14. Эффективность сетчатого армирования кирпичной кладки при расположении сеток реже чем через 45 см снижается. Такое армирование может применяться как конструктивное с расположением сеток по высоте элемента на расстоянии до 1 м. Сетки в этом случае в расчет не вводятся, но они препятствуют расслоению кладки и внезапному ее разрушению.

5.15. Для подбора размеров ячеек сеток и расстояния между сетками по высоте элемента при заданном проценте армирования (при расположении их в каждом шве кладки при высоте ряда 7,7; 10 и 15 см) рекомендуется пользоваться табл. 9.

Таблица 9

──────────────────────┬───────────────────────────────────────────

Размер ячейки, c, см │ Диаметр арматуры, мм

├──────────┬──────────┬──────────┬──────────

│ 3 │ 4 │ 5 │ 6

├──────────┴──────────┴──────────┴──────────

│ % армирования сетками

──────────────────────┴───────────────────────────────────────────

s = 7,7 см (обычный кирпич h = 65 мм)

3 x 3 │ 0,61 │ 1,09 │ 1,7 │ 2,45

3,5 x 3,5 │ 0,53 │ 0,93 │ 1,45 │ 2,15

4 x 4 │ 0,46 │ 0,82 │ 1,27 │ 1,84

4,5 x 4,5 │ 0,41 │ 0,73 │ 1,13 │ 1,64

5 x 5 │ 0,37 │ 0,66 │ 1,02 │ 1,47

5,5 x 5,5 │ 0,34 │ 0,6 │ 0,92 │ 1,34

6 x 6 │ 0,31 │ 0,55 │ 0,85 │ 1,23

6,5 x 6,5 │ 0,28 │ 0,5 │ 0,78 │ 1,13

7 x 7 │ 0,26 │ 0,47 │ 0,73 │ 1,05

7,5 x 7,5 │ 0,25 │ 0,44 │ 0,68 │ 0,98

8 x 8 │ 0,23 │ 0,41 │ 0,64 │ 0,92

8,5 x 8,5 │ 0,22 │ 0,39 │ 0,6 │ 0,87

9 x 9 │ 0,21 │ 0,36 │ 0,57 │ 0,82

9,5 x 9,5 │ 0,19 │ 0,34 │ 0,54 │ 0,77

10 x 10 │ 0,18 │ 0,33 │ 0,51 │ 0,74

s = 10 см (утолщенный кирпич h = 88 мм)

3 x 3 │ 0,47 │ 0,84 │ 1,31 │ 1,89

3,5 x 3,5 │ 0,41 │ 0,72 │ 1,12 │ 1,62

4 x 4 │ 0,36 │ 0,63 │ 0,98 │ 1,42

4,5 x 4,5 │ 0,32 │ 0,56 │ 0,87 │ 1,26

5 x 5 │ 0,28 │ 0,5 │ 0,78 │ 1,13

5,5 x 5,5 │ 0,26 │ 0,46 │ 0,71 │ 1,03

6 x 6 │ 0,24 │ 0,42 │ 0,65 │ 0,94

6,5 x 6,5 │ 0,22 │ 0,39 │ 0,6 │ 0,87

7 x 7 │ 0,2 │ 0,36 │ 0,56 │ 0,81

7,5 x 7,5 │ 0,19 │ 0,34 │ 0,52 │ 0,76

8 x 8 │ 0,18 │ 0,32 │ 0,49 │ 0,71

8,5 x 8,5 │ 0,17 │ 0,3 │ 0,46 │ 0,67

9 x 9 │ 0,16 │ 0,28 │ 0,44 │ 0,63

9,5 x 9,5 │ 0,15 │ 0,27 │ 0,42 │ 0,6

10 x 10 │ 0,14 │ 0,25 │ 0,39 │ 0,57

s = 15 см (камень h = 138 мм)

3 x 3 │ 0,32 │ 0,56 │ 0,87 │ 1,26

3,5 x 3,5 │ 0,27 │ 0,48 │ 0,75 │ 1,08

4 x 4 │ 0,24 │ 0,42 │ 0,65 │ 0,94

4,5 x 4,5 │ 0,21 │ 0,37 │ 0,58 │ 0,84

5 x 5 │ 0,19 │ 0,34 │ 0,52 │ 0,75

5,5 x 5,5 │ 0,17 │ 0,31 │ 0,48 │ 0,69

6 x 6 │ 0,16 │ 0,28 │ 0,44 │ 0,63

6,5 x 6,5 │ 0,15 │ 0,26 │ 0,4 │ 0,58

7 x 7 │ 0,14 │ 0,24 │ 0,37 │ 0,54

7,5 x 7,5 │ 0,13 │ 0,22 │ 0,35 │ 0,5

8 x 8 │ 0,12 │ 0,21 │ 0,33 │ 0,47

8,5 x 8,5 │ 0,11 │ 0,2 │ 0,31 │ 0,44

9 x 9 │ 0,1 │ 0,19 │ 0,29 │ 0,42

9,5 x 9,5 │ 0,1 │ 0,18 │ 0,28 │ 0,4

10 x 10 │ 0,09 │ 0,17 │ 0,26 │ 0,38

Примечание. При расположении сеток не в каждом шве кладки, а через 2 - 5 рядов, приведенный в таблице процент армирования уменьшается пропорционально числу рядов.

ЭЛЕМЕНТЫ С ПРОДОЛЬНЫМ АРМИРОВАНИЕМ

5.16. Продольное армирование каменных конструкций может применяться в отдельных конструктивных элементах (стенах, столбах, перемычках, подпорных стенах и т.п.) для восприятия растягивающих усилий во внецентренно сжатых (при больших эксцентриситетах) и изгибаемых элементах, а также для повышения прочности и устойчивости тонких стен при .

Продольное армирование каменных конструкций применяют с целью повышения сопротивляемости кладки растягивающим усилиям и обеспечения монолитности и устойчивости отдельных частей и всего сооружения в целом.

При продольном армировании каменных конструкций арматура укладывается снаружи под слоем цементного раствора или в штрабе кладки с заполнением штрабы раствором (черт. 12).

Черт. 12. Продольное армирование кирпичных конструкций

(столбов, стен и др.)

а - наружное расположение арматуры; б - расположение

арматуры в штрабе кладки; 1 - поперечные хомуты;

2 - продольная арматура

5.17. Количество арматуры, учитываемой при расчете столбов и простенков, должно составлять не менее, %:

для сжатой продольной арматуры ................ 0,1

для растянутой продольной арматуры ............ 0,05

5.18. При расчете элементов, работающих на центральное и внецентренное сжатие, учитывается неполное использование прочности кладки при сжатии, работающей совместно с арматурой, введением коэффициента условий работы кладки 0,85, на который умножается расчетное сопротивление кладки, а также неполное использование работы сжатой продольной арматуры, расчетное сопротивление которой определяется по п. [3.19].

При расчете элементов, работающих на внецентренное сжатие, расчетное сопротивление кладки принимается равным ( - коэффициент, принимаемый по п. [4. 7]).

5.19. В изгибаемых элементах применение сжатой арматуры, учитываемой в расчете, допускается только в исключительных случаях, например, при ограниченной высоте сечения, при действии знакопеременных моментов и т.п.

5.20. В элементах с продольной арматурой, расположенной снаружи кладки, площадь сечения защитных (растворных) слоев в расчете не учитывается.

5.21. Расчет армированных каменных конструкций с продольной арматурой по трещинам производится по указаниям разд. 6.

5.22. Расчет элементов с продольной арматурой при центральном сжатии (черт. 13, а) производится по формулам:

; (34)

; (35)

, (36)

где N - продольная расчетная сила;

- коэффициент продольного изгиба, принимаемый по п. [4.2 ];

- коэффициент, учитывающий влияние длительной нагрузки, см. п. [4.1 ];

R - расчетное сопротивление кладки;

A - площадь сечения кладки;

- расчетное сопротивление продольной сжатой арматуры, принимаемое по п. [3.19 ];

- площадь сечения продольной арматуры.

Черт. 13. Внецентренное сжатие армированной кладки

а - центральное сжатие; б - случай 1 ;

в - случай 2

Упругая характеристика кладки с продольным армированием принимается по п. [3.21] как для неармированной кладки, п. [3.20 ].

5.23. При внецентренном сжатии различают случаи внецентренно сжатых элементов (черт. 13, б, в):

случай 1, когда соблюдается условие:

при любой форме сечения

; (37)

при прямоугольной форме сечения

; (38)

случай 2, когда соблюдается условие:

при любой форме сечения

; (39)

при прямоугольной форме сечения

. (40)

В формулах (34) - (40):

- статический момент сжатой зоны сечения кладки относительно центра тяжести растянутой или менее сжатой арматуры ;

- статический момент всего сечения кладки относительно центра тяжести растянутой или менее сжатой арматуры;

x - высота сжатой зоны сечения, определяемая по Прил. 7, табл. 1.

Статический момент при любой форме сечения определяется по формуле

, (41)

где A - площадь сечения кладки;

- рабочая высота сечения ;

h - высота всего сечения;

a - толщина защитного слоя со стороны арматуры ;

y - расстояние от центра тяжести всего сечения до края наиболее сжатой грани.

При прямоугольной форме сечения

, (42)

где b - ширина прямоугольного сечения.

КонсультантПлюс: примечание.

В официальном тексте документа, видимо, допущена опечатка: таблица 7 в Приложении 7 отсутствует. Возможно, имеется в виду таблица 1 Приложения 7.

Статический момент зависит от формы и размеров сечения, положения нейтральной оси и защитного слоя. Формулы для наиболее часто встречающихся случаев при определении приведены в табл. 7 Прил. 7. В табл. 2, 3 и 4 этого Приложения приведены формулы для расчета внецентренно сжатых элементов с продольной арматурой, а также пояснения к таблицам.

5.24. Расчет армированных изгибаемых элементов прямоугольного сечения со стержневой арматурой производится по формулам:

а) при двойной арматуре

; (43)

при этом положение нейтральной оси определяется по формуле

; (44)

б) при одиночной арматуре

; (45)

при этом положение нейтральной оси определяется по формуле

. (46)

Высота сжатой зоны кладки должна во всех случаях удовлетворять условиям:

и x >= 2 . (47)

5.25. Расчет изгибаемых элементов на поперечную силу производится по формуле

. (48)

При прямоугольном сечении

. (49)

Примечание. Если прочность кладки при расчете на поперечную силу окажется недостаточной, необходима установка хомутов или устройство отгибов в арматуре, расчет которых производится в соответствии с указаниями СНиП 2.03.01-84.

5.26. Расчет элементов продольно армированной кладки при центральном растяжении производится по формуле

. (50)

КОМПЛЕКСНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

(ЭЛЕМЕНТЫ ИЗ КАМЕННОЙ КЛАДКИ, УСИЛЕННЫЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОНОМ)

5.27. Комплексными называются элементы каменной кладки с включением в них железобетона, работающего совместно с кладкой. При этом железобетон рекомендуется располагать с внешней стороны кладки (черт. 14), что позволяет проверить плотность уложенного бетона и является более рациональным при внецентренном сжатии, продольном изгибе и изгибе конструкции.

Черт. 14. Схемы сечений комплексных элементов

а - одностороннее расположение железобетона;

б - расположение железобетона в штрабе

5.28. Комплексные конструкции применяются в тех же случаях, что и кладка с продольным армированием, а также когда требуется значительно увеличить несущую способность сильно нагруженных элементов при центральном или внецентренном сжатии. Применение в этом случае комплексных конструкций позволяет уменьшить размеры сечений элементов.

Для комплексных конструкций применяются материалы, указанные в п. 5.2 и бетон марки не выше 150.

5.29. При конструировании комплексных элементов площадь сечения всей продольной арматуры должна составлять не более 1,5% площади сечения бетона.

5.30. При расчете комплексных элементов на центральное сжатие следует соблюдать следующее условие

, (51)

где N - продольная сила;

- коэффициент, учитывающий влияние длительности нагрузки, см. п. [4.1 ];

R - расчетное сопротивление кладки;

A - площадь сечения кладки;

и - расчетные сопротивления бетона и арматуры при центральном сжатии, принимаемые по СНиП 2.03.01- 84;

- площадь сечения бетона;

- площадь сечения арматуры;

- коэффициент продольного изгиба комплексной конструкции, принимаемый по п. [4.2 ] при упругой характеристике кладки.

. (52)

Приведенный модуль упругости комплексных элементов и приведенное временное сопротивление комплексного сечения определяются по формулам:

; (53)

. (54)

В формулах (53) и (54):

, - начальные модули упругости кладки и бетона, определяемые для кладки по п. [3.20], для бетона - по СНиП 2.03.01- 84;

, - моменты инерции сечения кладки и бетона;

- временное сопротивление (средний предел прочности) сжатию кладки;

- нормативная призменная прочность бетона при сжатии, принимаемая по СНиП 2.03.01-8 4.

5.31. Различают случаи внецентренно сжатых комплексных элементов (аналогично каменным элементам с продольным армированием):

а) случай 1, когда соблюдается условие

; (55)

б) случай 2, когда соблюдается условие

. (56)

В случае 1 расчет производится по формуле

. (57)

При этом, если сила N приложена между центрами тяжести арматуры и , то должно быть удовлетворено дополнительное условие:

. (58)

При одиночной арматуре ( ) расчет производится по формуле

. (59)

В формулах (55) - (59):

- статический момент площади комплексного сечения (приведенного к кладке) относительно центра тяжести растянутой или менее сжатой арматуры ;

- статический момент площади сжатой зоны комплексного сечения относительно центра тяжести арматуры ;

и - статические моменты площадей сжатой части сечения кладки и бетона относительно центра тяжести арматуры ;

- статические моменты площадей сечения кладки, бетона и арматуры относительно центра тяжести арматуры ;

- статические моменты площадей сечения кладки, бетона и арматуры относительно центра тяжести арматуры ;

e и - расстояния от точки приложения силы N до центра тяжести арматуры и .

Если центры тяжести арматуры и находятся на расстоянии свыше 5 см от граней сечения, то в формулах (58) и (59) статические моменты и эксцентриситеты e и определяются относительно грани сечения.

При внецентренно сжатых элементах комплексных конструкций с большими эксцентриситетами (с расположением бетона с внешней стороны кладки), при которых соблюдается условие , расчет производится по формуле

. (60)

Положение нейтральной оси в этом случае определяется из уравнения

. (61)

В формуле (61) знак "плюс" принимается, если сила N приложена за пределами расстояния между центрами тяжести арматуры и ; знак "минус" - если сила N приложена между центрами тяжести арматуры и .

При одиночной арматуре ( ) расчет производится по формуле

(62)

и положение нейтральной оси определяется из уравнения

. (63)

В формулах (60) - (63):

- площадь сжатой зоны кладки;

- площадь сжатой зоны бетона;

- статический момент сжатой зоны кладки относительно точки приложения силы;

- статический момент сжатой зоны бетона относительно точки приложения силы.

5.32. Расчет изгибаемых элементов комплексных конструкций производится по формуле

; (64)

положение нейтральной оси определяется из уравнения

. (65)

Высота сжатой зоны комплексного сечения должна во всех случаях удовлетворять условиям:

и . (66)

При этом значения и , а также и принимаются такими же, как при внецентренном сжатии, а плечо внутренней пары сил z принимается равным расстоянию от точки приложения равнодействующей усилий и до центра тяжести арматуры .

При одиночной гибкой арматуре ( ) расчет производится по формуле

(67)

и положение нейтральной оси определяется из уравнения

. (68)

5.33. Расчет изгибаемых элементов комплексных конструкций на поперечную силу производится по формуле

, (69)

где - расчетное сопротивление кладки главным растягивающим напряжениям, принимаемое по табл. [10] и [11] и п. [3.14 ];

b - ширина сечения;

z - плечо внутренней пары сил при прямоугольном сечении:

. (70)

В случае, когда прочность кладки при расчете на поперечную силу недостаточна, требуется установка хомутов или часть продольных стержней отгибается в соответствии с указаниями СНиП 2.03.01-84.

ЭЛЕМЕНТЫ, УСИЛЕННЫЕ ОБОЙМОЙ

5.34. Несущая способность существующих каменных конструкций (столбов, простенков, стен и др.) может оказаться недостаточной при реконструкции зданий, надстройках, а также при наличии дефектов в кладке. Одним из наиболее эффективных методов повышения несущей способности существующей каменной кладки является включение ее в обойму. В этом случае кладка работает в условиях всестороннего сжатия, что значительно увеличивает ее сопротивляемость воздействию продольной силы.

Применяются три основных вида обойм: стальные, железобетонные и армированные растворные.

Основными факторами, влияющими на эффективность обойм, являются: процент поперечного армирования обоймы (хомутами), марка бетона или штукатурного раствора и состояние кладки, а также схема передачи усилия на конструкцию.

С увеличением процента армирования хомутами прирост прочности кладки растет непропорционально, а по затухающей кривой.

Опытами установлено, что кирпичные столбы и простенки, имеющие трещины, а затем усиленные обоймами, полностью восстанавливают свою несущую способность.

5.35. Стальная обойма состоит из вертикальных уголков, устанавливаемых на растворе по углам усиливаемого элемента, и хомутов из полосовой стали или круглых стержней, приваренных к уголкам. Расстояние между хомутами должно быть не более меньшего размера сечения и не свыше 50 см (черт. 15, а). Стальная обойма должна быть защищена от коррозии слоем цементного раствора толщиной 25 - 30 мм. Для надежного сцепления раствора стальные уголки закрываются металлической сеткой.

Черт. 15. Схема усиления кирпичных столбов обоймами

а - металлической; б - железобетонной; в - армированной

штукатуркой; 1 - планка сечением 35 x 5 - 60 x 12 мм;

2 - сварка; 3 - стержни диаметром 5 - 12 мм; 4 - хомуты

диаметром 4 - 10 мм; 5 - бетон класса B7,5 - B15;

6 - штукатурка (раствор марки 50 - 100)

5.36. Железобетонная обойма выполняется из бетона марок 150 - 200 с армированием вертикальными стержнями и сварными хомутами. Расстояние между хомутами должно быть не свыше 15 см. Толщина обоймы назначается по расчету и принимается от 6 до 10 см (черт. 15, б).

5.37. Обойма из раствора армируется аналогично железобетонной, но вместо бетона арматура покрывается слоем цементного раствора марки 50 - 100 (черт. 15, в).

5.38. Расчет конструкций из кирпичной кладки, усиленной обоймами, при центральном и внецентренном сжатии при эксцентриситетах, не выходящих за пределы ядра сечения, производится по формулам:

при стальной обойме

; (71)

при железобетонной обойме

; (72)

при армированной растворной обойме

. (73)

Коэффициенты и принимаются при центральном сжатии и ; при внецентренном сжатии (по аналогии с внецентренно сжатыми элементами с сетчатым армированием):

; (74)

. (75)

В формулах (71) - (75):

N - продольная сила;

A - площадь сечения усиливаемой кладки;

- площадь сечения продольных уголков стальной обоймы или продольной арматуры железобетонной обоймы;

- площадь сечения бетона обоймы, заключенная между хомутами и кладкой (без учета защитного слоя);

- расчетное сопротивление поперечной арматуры обоймы;

- расчетное сопротивление уголков или продольной сжатой арматуры;

- коэффициент продольного изгиба (при определении значение принимается как для неусиленной кладки);

- коэффициент, учитывающий влияние длительного воздействия нагрузки, пп. [4.1, 4. 7];

- коэффициент условий работы кладки, принимаемый равным 1 - для кладки без повреждений и 0,7 - для кладки с трещинами;

- коэффициент условий работы бетона, принимаемый равным 1 - при передаче нагрузки на обойму и наличии опоры снизу обоймы, 0,7 - при передаче нагрузки на обойму и отсутствии опоры снизу обоймы и 0,35 - без непосредственной передачи нагрузки на обойму;

- процент армирования хомутами и поперечными планками, определяемый по формуле

, (76)

где h и b - размеры сторон усиливаемого элемента;

s - расстояние между осями поперечных связей при стальных обоймах (h >= s <= b, но не более 50 см) или между хомутами при железобетонных и штукатурных обоймах (s <= 15 см).

5.39. Расчетные сопротивления арматуры, применяемой при устройстве обойм, принимаются по табл. 10.

Таблица 10

────────────────────────────────────────┬──────────────────────────────────

Армирование │ Расчетные сопротивления арматуры,

│ МПа (кгс/см2)

├────────────────┬─────────────────

│сталь класса A-I│сталь класса A-II

────────────────────────────────────────┼────────────────┼─────────────────

Поперечная арматура │ 150 (1500) │ 190 (1900)

Продольная арматура без непосредственной│ 43 (430) │ 55 (550)

передачи нагрузки на обойму │ │

То же, при передаче нагрузки на обойму │ 130 (1300) │ 160 (1600)

с одной стороны │ │

То же, при передаче нагрузки с двух │ 190 (1900) │ 240 (2400)

сторон │

5.40. С увеличением размеров сечения (ширины) элементов при соотношении их сторон от 1:1 до 1:2,5 эффективность обойм несколько уменьшается, однако это уменьшение незначительно и практически его можно не учитывать.

Когда одна из сторон элемента, например, стена (черт. 16), имеет значительную протяженность, то необходима установка дополнительных поперечных связей, пропускаемых через кладку и располагаемых по длине стены на расстояниях не более 2d и не более 100 см, где d - толщина стены. По высоте стены расстояние между связями должно быть не более 75 см. Связи должны быть надежно закреплены. Расчет дополнительных поперечных связей производится по формуле (72), при этом коэффициент условий работы связей принимается равным 0,5.

Черт. 16. Схема усиления стены железобетонной обоймой

1 - металлическая сетка; 2 - дополнительные стержни,

расположенные сверх сетки; 3 - хомуты (связи);

4 - бетон обоймы; 5 - кладка стены

Пример 8. Определение несущей способности кирпичного столба с сетчатым армированием.

Определить расчетную несущую способность и необходимое сетчатое армирование кирпичного столба размером в плане 0,51 x 0,64 м с расчетной высотой 3 м. Расчетная продольная сила N = 800 кН (80 тс) и приложена с эксцентриситетом в направлении стороны сечения столба, имеющей размер 0,64 м. Столб выполнен из глиняного кирпича пластического прессования марки 100 на растворе марки 75.

Площадь сечения столба A = 0,51 x 0,64 = 0,3264 м2. Упругая характеристика кладки по п. [3.21, табл. 15] ; коэффициент продольного изгиба по п. [4.2, табл. 18] . Расчетное сопротивление кладки по п. [3.1, табл. 2] R = 1,7 МПа (при A > 0,3 м2). Расчетную несущую способность для столба из неармированной кладки определяем по формуле [ 13]

.

, и определены по формулам [14] и [15], табл. [19] п. [4.7]; , так как толщина столба более 30 см.

Расчетная несущая способность столба оказалась в 1,7 раза меньше расчетной продольной силы N, следовательно, необходимо усиление кладки сетчатым армированием.

Определяем необходимое .

Принимаем арматуру Вр-I диаметром 4 мм. Расчетное сопротивление по п. 5. 6.

Процент сетчатого армирования определяем по п. [4.31]

.

По формуле [6] п. [3.20] определяем

.

принимается по п. 5. 6.

По формуле [4] п. [3.20] определяем

.

При по формуле [15] и табл. [18] пп. [4.2] и [4.7] определяем по интерполяции ; и .

По формуле [31] п. [4.31] определяем

.

Проверяем расчетную несущую способность столба по формуле [30] п. [4.31]

.

Дополнительно проверяем расчетную несущую способность столба при центральном сжатии в плоскости, перпендикулярной к действию изгибающего момента по формуле [27] п. [4.30]

.

Принимаем .

.

По табл. [18] п. [4.2] . По формуле [26] п. [4.30 ]

.

Следовательно, расчетная несущая способность столба, армированного сетчатой арматурой, при достаточна.

Принимаем диаметр проволоки для сеток 4 мм с расположением через два ряда кладки и исходя из 0,40% армирования по табл. 9 определяем размер ячейки в плане 3,2 x 3,2 см. Крайние стержни располагаются от наружных граней столба (защитный слой) на 1,5 см.

Пример 9. Расчет усиления кирпичного простенка стальной обоймой.

Требуется запроектировать усиление простенка в существующем жилом доме. Кладка простенков выполнена из глиняного кирпича пластического формования марки 75 на растворе марки 25. Размер сечения простенка 54 x 103 см, высота 180 см; расчетная высота стены - 2,8 м. Кладка простенка выполнена с утолщенными швами низкого качества, в кладке имеются небольшие начальные трещины в отдельных кирпичах и вертикальных швах. Это свидетельствует о том, что напряжение в кладке достигло примерно (временного сопротивления). На простенок действует вертикальное усилие, равное 600 кН (60 тс), приложенное с эксцентриситетом 5 см по отношению к толщине стены.

По архитектурным соображениям усиление кладки принимается посредством включения простенка в стальную обойму из уголков, согласно указаниям п. 5.35, 5.38.

Необходимое увеличение несущей способности простенка за счет поперечной арматуры обоймы определяем из формулы (71):

,

где .

По п. [4.2, табл. 18] при и ; принимаем согласно п. [4.7]; по п. [3.1, табл. 2] R = 1,1 МПа; .

Принимаем для обоймы сталь класса A-I. Вертикальная арматура обоймы (уголки) принимается по конструктивным соображениям

.

По табл. 10 и .

По формуле (75)

.

Согласно формуле (71)

;

,

откуда .

Принимаем расстояние между осями поперечных хомутов обоймы 35 см и определяем их сечение из условия .

По формуле (76)

;

;

.

Принимаем полосу сечением 30 x 8 мм; ; Ст A-I.

Пример 10. В связи с надстройкой здания требуется запроектировать усиление внутренней несущей кирпичной стены толщиной в 1,5 кирпича (38 см). Высота стены от уровня пола до низа перекрытия сборного настила 3,0 м. Кладка стены выполнена из сплошного глиняного кирпича пластического формования марки 75 на растворе марки 25. Состояние кладки удовлетворительное. После надстройки на 1 м стены будет передаваться нагрузка N = 750 кН (75 т).

.

По табл. [2, 15 и 18], пп. [3.1, 3.21, 4.2] R = 1,1 МПа; ; ; ; по формуле [16] п. [4.7] .

Расчетная несущая способность 1 м стены

.

Требуется усиление стены, которое осуществляем посредством включения стены в двухстороннюю железобетонную обойму с установкой дополнительных поперечных стальных связей.

Толщину железобетонных стенок по конструктивным соображениям принимаем минимальной, равной 6 см. Бетон класса В12,5 и армирование стальной сеткой из стержней диаметром 5 мм с ячейкой 15 x 15 см. Кроме того, для обеспечения работы железобетонных стенок как обоймы сверх сеток ставим вертикальные стержни из круглой стали диаметром 16 мм через каждые 50 см и поперечные связи диаметром 16 мм через 50 см по высоте и длине стены.

Расчетную несущую способность 1 м стены, усиленной железобетонной обоймой, определяем по формуле (72). При этом принимаем, что усилие непосредственно на железобетонную обойму не передается; коэффициент условий работы железобетона принимаем . При определении поперечного армирования обоймы учитываем только поперечные связи диаметром 16 мм, расположенные через 50 см по длине и высоте стены.

Определяем процент армирования поперечными связями:

,

где и - соответственно объем стержня (связей) и объем кладки;

A = 2,01 см2 - площадь сечения одного стержня;

- толщина стены.

Вертикальное армирование обоймы принято: Ст A-I, и на каждые 50 см длины стены. Площадь арматуры на 1 м стены

;

.

Коэффициент принимаем в запас прочности как для кирпичной кладки, учитывая высоту сечения с учетом обоймы

; ;

; .

По табл. 10 для связей .

По формуле (72) с учетом коэффициента условий работы 0,5 согласно п. 5.40 определяем расчетную несущую способность

.

Таким образом, принятое усиление стены достаточно.